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光是波還是粒子1在驗(yàn)證光的波粒二象性的實(shí)驗(yàn)中,下列說法正確的是()。A使光子一個(gè)一個(gè)的通過單縫,如果時(shí)間足夠長,底片上會(huì)出現(xiàn)衍射圖樣B單個(gè)光子通過單縫后,底片上會(huì)出現(xiàn)完整的衍射圖樣C光子通過單縫的運(yùn)動(dòng)路線像水波一樣起伏D單個(gè)光子通過單縫后打在底片的情況呈現(xiàn)出隨機(jī)性,大量光子通過單縫后打在底片上的情況呈現(xiàn)出規(guī)律性2用極微弱的可見光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),隨著時(shí)間的增加,在屏上先后出現(xiàn)如圖(a)(b)(c)所示的圖像,則()。A圖像(a)表明光具有粒子性B圖像(c)表明光具有波動(dòng)性C用紫外光觀察不到類似的圖像D實(shí)驗(yàn)表明光是一種概率波3在X射線管中,由陰極發(fā)射的電子被加速后打到陽極,會(huì)產(chǎn)生包括X光在內(nèi)的各種能量的光子,其中光子能量的最大值等于電子的動(dòng)能。已知陽極與陰極之間的電勢(shì)差U、普朗克常量h、電子電荷量e和光速c,則可知該X射線管發(fā)出的X光的()。A最短波長為B最長波長為C最小頻率為 D最大頻率為4在做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí),在觀察屏的某處是亮紋,則對(duì)光子到達(dá)觀察屏的位置,下列說法正確的是()。A到達(dá)亮紋處的概率比到達(dá)暗紋處的概率大B到達(dá)暗紋處的概率比到達(dá)亮紋處的概率大C該光子可能到達(dá)光屏的任何位置D以上說法均有可能5關(guān)于光的本性,以下說法中正確的是()。A光的頻率越大,光子的能量越小B光的波長越長,光的頻率也越大C光的顏色與光的頻率無關(guān)D光既具有波動(dòng)性,又具有粒子性62002年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)中的一項(xiàng)是獎(jiǎng)勵(lì)美國科學(xué)家賈科尼和日本科學(xué)家小柴昌俊發(fā)現(xiàn)了宇宙X射線源。X射線是一種高頻電磁波,若X射線在真空中的波長為,以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,以E和p分別表示X射線每個(gè)光子的能量和動(dòng)量,則()。A,p0 B,C,p0 D,7在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,若在像屏處放上照相底片,并使光子流減弱到使光子只能一個(gè)一個(gè)地通過狹縫,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,如果曝光時(shí)間不太長,底片上出現(xiàn)_;如果曝光時(shí)間足夠長,底片上出現(xiàn)_。820世紀(jì)20年代,劍橋大學(xué)學(xué)生G泰勒做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)。在一個(gè)密閉的箱子里放上小燈泡、煙熏黑的玻璃、狹縫、針尖、照相底板,整個(gè)裝置如圖所示,小燈泡發(fā)出的光通過熏黑的玻璃后變得十分微弱,經(jīng)過三個(gè)月的曝光,在底片上針尖影子周圍才出現(xiàn)非常清晰的衍射條紋,泰勒對(duì)此照片的平均黑度進(jìn)行測(cè)量,得出每秒到達(dá)底片的能量是51013 J。(1)假設(shè)起作用的光波長約為500 nm,計(jì)算從一個(gè)光子到達(dá)和下一個(gè)光子到達(dá)所相隔的平均時(shí)間及光束中兩鄰近光子之間的平均距離;(2)如果當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)用的箱子長為1.2 m,根據(jù)(1)的計(jì)算結(jié)果,能否找到支持光是概率波的證據(jù)?參考答案1答案:AD解析:根據(jù)光的波粒二象性知,A、D正確,B、C錯(cuò)誤。2答案:ABD解析:圖像(a)表明單個(gè)光子的運(yùn)動(dòng)落點(diǎn)無規(guī)律,表現(xiàn)出光的粒子性,選項(xiàng)A正確;圖像(c)表明大量光子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動(dòng)性,選項(xiàng)B正確;用任意單色光做實(shí)驗(yàn)都能得到類似的結(jié)果,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;實(shí)驗(yàn)表明光子到達(dá)各個(gè)地方的幾率不一樣,光是一種概率波,選項(xiàng)D正確。3答案:D解析:波長最短的光子能量最大,其能量EheU,所以,D項(xiàng)正確。4答案:AC解析:根據(jù)概率波的含義,一個(gè)光子到達(dá)亮紋處的概率要比到達(dá)暗紋處的概率要大得多,但并不是一定能夠到達(dá)亮紋處,故A、C正確。5答案:D解析:根據(jù)Eh知,光子的頻率越大,光子的能量越大,A錯(cuò)誤;根據(jù)知,光的波長越長,光的頻率越小,B錯(cuò)誤;不同頻率的光顏色不同,光的顏色與光的頻率有關(guān),C錯(cuò)誤;光具有波粒二象性,D正確。6答案:D解析:根據(jù)Eh,且,c可得X射線每個(gè)光子的能量為,每個(gè)光子的動(dòng)量為。7答案:無規(guī)則分布的光點(diǎn)規(guī)則的干涉圖樣解析:解此類題的關(guān)鍵是要理解以下知識(shí)要點(diǎn):(1)光是一種波,同時(shí)也是一種粒子,也就是說光具有波粒二象性。(2)光的波動(dòng)性在光的傳播過程中表現(xiàn)出來,具有一定的波長和頻率,能夠發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象;光的粒子性在它與物質(zhì)相互作用時(shí)表現(xiàn)出來,光子具有一定的能量(Eh)和動(dòng)量()。在雙縫實(shí)驗(yàn)中,如能使光子一個(gè)一個(gè)地通過狹縫,如果曝光時(shí)間短時(shí),底片上只出現(xiàn)一些無規(guī)則分布的點(diǎn)子,形不成干涉特有的明、暗相間的條紋,表現(xiàn)出光的粒子性。點(diǎn)子分布看似無規(guī)則,但在底片上各處出現(xiàn)的概率卻遵從雙縫干涉實(shí)驗(yàn)規(guī)律;如果曝光時(shí)間足夠長,底片上就出現(xiàn)如同強(qiáng)光短時(shí)間曝光一樣的規(guī)則的干涉條紋。在干涉條紋中亮度大的地方,也就是光子到達(dá)機(jī)會(huì)多的地方。所以,這種意義上,可以把光的波動(dòng)性看做表明光子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一種概率波。8答案:(1)8.0107 s2.4102 m(2)見解析解析:(1)對(duì)于500 nm的光子能量為Eh6.631034J4.01019 J。因此每秒到達(dá)底片的光子數(shù)為1.25106(個(gè))。如果光子是依次到達(dá)底片的,則光束中相鄰兩光子到達(dá)底片的時(shí)間間隔是8.0107 s。兩相鄰光子間平均距離為sct3.01088.0107m2.4102 m。(2)由(1)的計(jì)算結(jié)果可知,兩光子間距為2.4102 m,而箱子長只有1.2 m,所以在箱子里一般不可能有兩個(gè)光子同時(shí)在運(yùn)動(dòng)
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